Titan anodining o'tkazuvchanligi va katalitik mexanizmga kirish

1. Metall oksid elektrodining o'tkazuvchan mexanizmi

Elektr o'tkazuvchanligi elektrodga ega bo'lishi kerak bo'lgan eng asosiy ko'rsatkichdir. Gudenof tomonidan tasvirlangan atom tuzilishiga ko'ra, Ti⁴⁺va O^2-qatlam elektron orbitallari gibridlanadi va d bog va p bog hosil qiladi. Valentlik elektronlari d va p ning past energiya zonalarini to'ldirish uchun etarli, yuqori energiya zonasi esa bo'sh qoladi. Moddiy tuzilish nazariyasiga ko'ra, bunday molekulyar tuzilish elektr tokini o'tkazish oson emas. Ti02 ni o'tkazuvchan qilish uchun. Ti02 ga bir yoki bir nechta valentlik elektronlari bo'lgan elementlarni joylashtirish kerak, bu elektronlar o'tkazuvchanlik zonasini egallashi yoki lotusning tashuvchisiga aylanishi mumkin.

Ru0₂rutil tuzilishga ega bo'lgan o'tish metall oksididir. Ru ning tashqi elektron konfiguratsiyasi 4d⁷5s¹. Ikki kislorod atomiga toʻrtta elektron berilgandan soʻng, kislorod atomlari 8-elektron qatlamini tugatadi va kommunallashuvda 4 ta Erkin elektron qolgan. TiO dagi doping Ru₂, qoplamaning qattiq eritmasi quyidagicha ifodalanishi mumkin: Ru_δTi_(n-δ)O_2ne_4δ (1.13)

Formulada d Ru bilan almashtirilgan Ti atomlari sonini, n esa Ti0dagi Ti atomlari sonini bildiradi.₂. Ru0dagi toʻliq guruhga qoʻshimcha ravishda₂-Ti0₂qattiq eritmada elektron o'z ichiga olgan energiya tasmasi mavjud (masalan_4δ). To'liq diapazondagi elektronlar bilan solishtirganda, bu energiya zonasidagi elektronlar kamroq bog'langan va faqat {0}}.2ev energiya bilan o'tkazuvchanlik zonasiga qo'zg'alishi mumkin, shuning uchun Ti0 ning taqiqlangan tarmoqli kengligi.₂izolyatornikiga teng. 3.05ev 0.2ev gacha torayib, yarimo‘tkazgichning energiya tasmasi tuzilishiga yetdi. Bundan tashqari, Ru0₂kislorod yetishmaydigan metall oksidi bo‘lib, erkin elektronlar sonini oshiradi. Bundan tashqari, oksidli qoplama tizimining turli jarayonlarida kislorod atomlarining bir qismi xlor atomlari bilan almashtiriladi, bu esa taqsimlanmagan elektronlar sonini oshiradi. Shuning uchun TiO₂Ru0 bilan oʻrnatilgan₂yoki Ru0₂TiO bilan biriktirilgan₂, va bu aralashma elektrodni o'tkazuvchan qiladi.

TiO dagi 1% mol Ta va Nb doping₂(ikkalasi ham Ti dan atigi bir elektronga koʻp), uning oʻtkazuvchanligi mos ravishda 4160 marta va 5500 marta ortadi. Ru0 da₂-Ti0₂n-tipli yarimo'tkazgich, donor rutenium 4 ta erkin elektronga ega, bu Ta va Nb ta'minlay oladigan erkin elektronlar sonidan ko'pdir, shuning uchun bu qattiq eritmaning o'tkazuvchanligi juda yaxshi.

2. Metall oksid elektrodining katalitik mexanizmi

Ru0₂, Ir0₂, PbO va boshqalar termal parchalanish yo'li bilan tayyorlangan - stokiometrik bo'lmagan nuqsonli tuzilish birikmalari. RuCl ning termal parchalanishini olish₃Misol sifatida 300 daraja -500 daraja, RuO_xCl_yH_zolinadi. Kislorod nuqsonlari kristall panjarada hosil bo'lganligi sababli, Ru³⁺mavjud bo'lishi kerak. Elektrodga ijobiy kuchlanish qo'llanilganda, birinchi navbatda Ru³⁺elektronlarni titan matritsaga o'tkazishdan hayajonlanadi, Ru hosil qiladi⁴⁺kuchliroq musbat zaryad markazi bilan. Ifodani quyidagicha yozish mumkin:

Ru³⁺→ Ru⁴⁺ + e^- (1.14)

Ru⁴⁺+ Cl^- → Ru₄+Cl_e'lonlar+ e^- (1.15)

Bu vaqtda Ru⁴⁺yarimo'tkazgich katalizatori yuzasidagi faol markaz bo'lib, elektronlarni qabul qila oladigan musbat zaryadlangan teshikdir. Elektrostatik ta'sir ostida, Ru⁴⁺Cl tortadi^-oksid/eritma interfeysida Cl ni keltirib chiqaradi^-ustida zaryadsizlanishi uchun va elektronlar Ru orqali titanium matritsaga o'tkaziladi⁴⁺, reaksiya formulasi:

Ru⁴⁺+ Cl^-→ Ru⁴⁺Cl_e'lonlar+ e^- (1.16)

Bu vaqtda Ru⁴⁺Cl_e'lonlarCl bilan birlashadi^-Cl hosil qilish uchun interfeysda₂, va Ru⁴⁺elektronlarni oladi va Ru ga aylanadi³⁺. Reaksiya formulasi:

Ru⁴⁺Cl_e'lonlar+ Cl^- → Ru³⁺+C1₂ (1.17)

Ru tufayli⁴⁺, Ru³⁺4d dan aylantiriladi⁴4d gacha⁵, va C1 shakllanishi₂tizimning energiyasini ham kamaytiradi, reaktsiyani davom ettirish oson, shuning uchun (1.14) formula tezlikni nazorat qilish bosqichidir.

Ru02 katalitik mexanizmiga ko'ra, tadqiqotchilar PdCl ning termal parchalanishi natijasida hosil bo'lgan PdO deb hisoblashadi.₂stoxiometrik bo'lmagan kislorod tanqisligi birikmasi bo'lib, Pd mavjud⁺kristall panjarada va undagi xlorning evolyutsiya mexanizmi Ruga o'xshaydi.³⁺Shunday qilib, titan asosidagi asil metal oksidini umumlashtiramiz Elektrodning katalitik mexanizmi:

Mn⁺ → M⁽ⁿ⁺¹⁾⁺ + e^- (1.18)

M⁽ⁿ⁺¹⁾⁺+ Cl^- → M(n+1)+Clads + e^- (1.19)

M⁽ⁿ⁺¹⁾⁺Cl_e'lonlar+ Cl^- → Mn⁺+ Cl₂ (1.20)

Issiq teglar: titanium anod o'tkazuvchanligi va katalitik mexanizmni joriy etish, Xitoy, ishlab chiqaruvchilar, etkazib beruvchilar, zavod, moslashtirilgan, ulgurji, arzon narx, stokda